教科版《物理 · 必修 2》编写意图与教学说明

教科版《物理·必修2》编写意图与教学说明 蔡铁权浙江师范大学课程与教学研究所

一、《物理2》模块教材的结构与特点

《物理2》模块教材的特点 • 体现了编者对高中物理课程标准的解读 • 对高中物理学学科内容的理解 • 对高中生学习物理的特点和认知规律的认识 • 对高中物理教学的见解

1. 设计多种探究活动 积极参与，经历过程，经受体验，在探究中获取知识，理解科学本质，提高科学素养。改变了过去将物理的概念、规律、理论作为现成的结论，传递给学生，而是转化成需要我们去思考、去探索，去提出假设、寻求证据，自己做出解释，验证结果的过程，最终在经历探究的过程后获取知识。这需要广大教师创造性地进行课堂教学设计。

2. 创设物理教学情景 创设合适的情景，可以激发学生学习物理的兴趣和内在动机，为物理知识的理解提供背景，为概念的形成提供表象，为思维的展开提供材料。 “思维与学习只有在特定的情景中才有意义。所有的思维、学习和认知都是处在特定的情景脉络中的，不存在非情景化的学习。”

3. 展示物理发展脉络 萨顿：“向学生详细追溯一项发现的全部历史，向学生指明在发明者道路上经常出现的各种各样的困难，以及他怎样战胜它们、避开它们，最后，又怎样趋近于那从未达到的目标，再没有比这种做法更适于启发学生的批判精神、检验学生的才能了。” 伟大的科学发现不是灵机一动的产物，也不是个别科学家孤立奋斗的结果。

4. 发展科学思维能力 物理学是以实验为基础的学科，但不能忽视或轻视理论思维。教材中很多旁白式的“栏录”，问题的提出，都是为了对学生的思维起“点拨”的作用，从对问题的探索引导学生走向科学的思维方式，启迪学生的问题意识，培养学生的创新精神。

5. 融合科学与人文 理解物理学与人类发展的关系，了解物理学的文化价值，体现科学—技术—社会的课程设计的理念，关注物理学对技术的推动，对社会发展的贡献，与自然和谐发展的科学价值观，树立可持续发展的观念。

6. 优化习题编制 尽量摆脱传统的“思辨游戏”式的习题编制模式，选择有真实物理现象和实际的科学技术背景，与现实生产、日常生活和科学研究相联系的问题，选取当代科学技术的最新发展和人们所关注的科学技术热点问题。考查学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，也激发学生自己去发现问题、提出问题。基础性和现代性、先进性的统一，强调教材的联系性和应用性，突出教材的层次性、多元化和可选性，达到教材结构和内容的系统性和开放性的统一。

二、《物理2》教材使用的说明和建议 （一）抛体运动课程标准对这一章的要求是：会用运动合成与分解的方法分析抛体运动；关注抛体运动的规律与日常生活的联系。这一章由4节内容构成：曲线运动、运动的合成与分解、平抛运动和斜抛运动。

1. 曲线运动 • 本节最核心的内容是曲线运动的速度方向和曲线运动的条件。 • 与牛顿第二定律相结合，运用实验，得出物体做曲线运动的条件。

2. 运动的合成与分解 • 力的合成与分解是“静态”的，运动的合成与分解是“动态”的，尽管运算的法则是一致的。 • 两个关键词：“同时参与”和“相互独立”。将复杂运动分解为简单运动，将简单运动研究清楚后又合成复杂运动，从而知道复杂运动的规律这样一种常用的方法是正交法。实际中常见的都是非正交的情况。

3. 平抛运动 在描述这一运动特点时，是以地球为参考系的，需要强调的是，任何运动的合成与分解不是惟一的。估算方法的掌握和估算的运用是非常重要的，是科学研究的基本素养之一。 • 4. 斜抛运动没有对斜抛运动进行定量分析。对斜抛运动规律的定性分析和影响因素，应该明确地了解。

（二）圆周运动 本章由4节内容构成： • 描述圆周运动 • 圆周运动的向心力 • 匀速圆周运动的实例分析 • 圆周运动与人类文明。

1. 描述圆周运动 • 对圆周运动的现象和基本规律的研究，而不研究产生圆周运动的原因。要注意和绕轴转动相区别。 • 匀速圆周运动中的“速”，表示的是“速率”而不是“速度” 。 • 闹钟和手表转动的快慢之争，自然地引出了线速度、角速度和周期的概念，并进而讨论了三者之间的关系。 • 提出了曲线运动的一般描述方式，但这已是延伸的内容了。

2. 圆周运动的向心力 做匀速圆周运动的物体，其向心加速度的大小和方向的得出是本节课的难点，特别是向心加速度的方向一直指向圆心，不大容易理解。在体验的基础上，得到向心力的方向，根据牛顿第二定律，向心加速度的方向自然地解决了。

3. 匀速圆周运动的实例分析 • 从物体做圆周运动需要向心力，引出了离心运动和生产、生活中的离心现象。 • 圆周运动与人类文明这一节内容，融合了科学与人文，体现了STS理念，可以在教师的指导下进行课外阅读或讨论。

（三）万有引力定律 本章由4节内容构成： • 天体运动 • 万有引力定律 • 万有引力定律的应用 • 人造卫星宇宙速度

1. 天体运动 • “哥白尼革命是一场观念上的革命，是人的宇宙概念以及人与宇宙之关系的概念的一次转型。” • 第谷、开普勒的贡献，尤其是开普勒三定律的介绍，他们的工作为牛顿天体力学理论的创立奠定了观测基础。伟大的科学发现不是单靠科学家的冥思苦想而得到的。 • 中国古代的宇宙理论

2. 万有引力定律 • “与引力有关现象的思考”目的是让学生将地上物体运动的现象与天体运动的现象相联系，将已得到的一般的圆周运动的规律迁移到天体运动规律的思考上。 • 万有引力定律的推导 • 万有引力常量的测定：“月—地”检验

3. 万有引力定律的应用 • 牛顿基于地上运动规律的研究，进而将地上的运动与天体的运动规律相统一，这种科学思想和科学方法比知识更有价值。 • 计算天体质量，估测太阳的平均密度、质量及其他星球的质量

4. 人造卫星宇宙速度 • 卫星的环绕速度与卫星本身的特点（大小、质量和形状）无关 • 环绕速度υ，轨道半径r，环绕周期T，以及向心加速度、角速度等之间的关系进行推导

（四）机械能和能源 本章由6节内容组成： • 功 • 功率 • 动能和势能 • 动能定理 • 机械能守恒定律 • 能源的开发与利用

1. 功 • 做功的过程就是能量转化的过程 • 功的正负的物理意义，合力做功与分力做功，注意数学的计算结果与物理内涵的表达

2. 功率 • 较难理解的部分在“功率、力和速度之间的关系” • 功是能量变化或转化的量度，而功率则是这种变化或转化的“速率”

3. 动能与势能 • 推导动能公式时，是在恒力F作用下，物体作直线运动的特殊情况下得出的。这一公式对于在变力、曲线运动的一般情况下，W=1/2mυ22－1/2mυ12仍然是成立的，这对以后的应用是有用的 • 重力势能Ep=mgh这一表达式，要注意物体的高度h是一个相对值 • 根据能量与功的关系，重力势能与重力做功密切相关，重力是地球与物体之间的相互作用力，所以，重力势能是地球与物体所组成的这个系统所共有的 • 弹性势能与重力势能一样，是弹力装置与受弹力作用的物体所组成的系统所共有的

4. 动能定理 对动能定理在理解和应用时，要强调力是“外力”，而这个外力所做的功可正可负。动能定理适用于变力和曲线运动的情况，因而在解决实际问题时有广泛的应用。动能定理也不涉及物体在运动过程中的加速度和运动的时间，这就为处理某些物体运动问题时带来了方便，应很好地利用。

5. 机械能守恒定律和能源的开发与利用 • 对“大量事实表明”这句话引起足够的重视 • 机械能守恒定律是普遍的能量守恒定律在机械运动范畴内的一种特殊形式

（五）经典力学的成就与局限性 本章由3节内容构成： • 经典力学的成就与局限性 • 了解相对论 • 初识量子论

1. 经典力学的成就与局限性 • 经典力学体系是时代的产物，不仅在当时，对科学技术的发展，对社会的进步起了无法估量的巨大影响，而且也是现代物理学和天文学的基础，是许多工程技术的理论基础。 • 经典力学显示出它的局限性 • 经典力学只能在一定的范围内是适用的、是正确的

2. 了解相对论 • 对于狭义相对论中的效应，必须讲清这是物体作高速运动时所产生的相对论“效应”，而不是物体物质结构发生的变化。 • 对于广义相对论的现象，可以介绍理论预言与实验和实践结果的一致，介绍理论思维的重要。

3. 初识量子论 量子论是解释低能条件下微观世界物质运动规律的一种理论。物质的运动规律显示出与经典力学所描述物质的运动规律是不一致的。

本书的全部编写理念、编者的设想，最终的落实在于广大教师的教学设计，在于课堂教学之中！本书的全部编写理念、编者的设想，最终的落实在于广大教师的教学设计，在于课堂教学之中！

教科版 《 物理 · 必修 2》 编写意图与教学说明